TIỂU LUẬN:CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ THỦY TINH

Đó là các loại thủy tinh đi từ các hợp chất của lưu huỳnh, selen và telurCác sulfid có khả năng tạo thủy tinh là : GeS2, As2S3 Các selenid có khả năng tạo thủy tinh : As2Se3 , GeSe2 , P2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

MỤC LỤC

TRANG

Chương 1 MỞ ĐẦU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Mục tiêu đề tài 4

1.3 Phương pháp thực hiện 5

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

2.1 Đối tượng nghiên cứu 6

2.1.1 Giới thiệu về thủy tinh 6

2.1.1.1 Định nghĩa 6

2.1.1.2 Tính chất hóa lý của thủy tinh 6

2.1.2 Phân loại thủy tinh 7

2.1.2.1 Phân loại theo mục đích sử dụng: 7

2.1.2.2 Phân loại theo thành phần hóa học 7

2.1.3 Mục đích của tái chế thủy tinh 8

2.2 Sản xuất thủy tinh 8

2.2.1 Quy trình 8

2.2.2 Nguyên liệu 9

2.2.2.1 Nhóm nguyên liệu chính 9

2.2.3 Nhóm nguyên liệu phụ 13

2.2.4 Gia công 14

2.2.4.1 Gia công cát 14

2.2.4.2 Gia công nguyên liệu dạng cục (đá vôi, đôlômit) 15

2.2.4.3 Gia công soda 15

2.2.4.4 Gia công sulfat natri 16

2.2.5 Phối liệu 16

2.2.6 Nấu nguyên liệu 17

2.3 Công nghệ tái chế thủy tinh 18

2.3.1 Chu trình của thủy tinh 18

2.3.2 Các giai đoạn trong tái chế thủy tinh 19

2.3.2.1 Thu gom nguyên liệu tái chế 20

2.3.2.2 Phân loại thủy tinh ( đối với tái chế chai, lọ thủy tinh ) 21

2.3.2.3 Đập, tách kim loại trong thủy tinh 21

2.3.2.4 Nghiền thủy tinh 22

2.3.2.5 Trộn 27

2.3.2.6 Nấu thủy tinh 28

2.3.2.7 Tạo hình sản phẩm 30

2.3.2.8 Ủ sản phẩm 30

Chương 3 Nghiên cứu và ứng dụng 32

3.1Tái chế thủy tinh thành bao bì thủy tinh 32

3.2 Các ứng dụng khác 33

3.3 Lợi ích của tái chế thủy tinh 34

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

4.1 Kết luận 36

4.2 Đề nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh 9

Hình 2.2 : Chu trình của thủy tinh 18

Hình 2.3: Thùng rác phân loại rác thủy tinh theo màu (đối với chai, lọ bằng thủy tinh). 19

Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ tái chế thủy tinh 20

Hình 2.5: Nguyên liệu tái chế thủy tinh 21

Hình 2.6: Máy đập búa 21

Hình 2.7: Thiết bị tách kim loại 22

Hình 2.8: Nguyên liệu qua rây 23

Hình 2.9: Máy nghiền HMG – 16P 24

Hình 2.10: Horizontal Shaft Impactor 24

Hình 2.11: Cullet 26

Hình 2.12: Thiết bị phân màu và loại bỏ chất ô nhiễm trong cullet 27

Hình 2.13: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian 31

Hình 3.1: Bao bì thủy tinh 32

Hình 3.2: Đồ dùng trong gia đình 33

Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm 44

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Lượng oxit sắt cho phép trong cát………10

Bảng 2.2: Một số thành phần hóa học 16

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn của cullet……… 25

Bảng 2.4: Thành phần của cullet……… 26

do không có cơ sở thu mua nên vỏ chai rải rác khắp nơi, cái thì vỡ, cái thành nơi “cưtrú” cho ruồi, muỗi Nếu như những chiếc chai nhựa được bà con rất thích vì nhẹ, bền

có thể tận dụng dùng vào nhiều việc khác nhau thì vỏ chai thủy tinh hầu như là bỏ vìrất dễ vỡ, lại nặng không thuận tiện khi sử dụng

Hiện nay các đơn vị thu gom rác thải tại nhiều địa phương chủ yếu chỉ thu gomrồi chôn lấp chứ chưa có công nghệ để xử lý những loại rác thải rắn, khó phân hủy nhưchai thủy tinh Hiện nay người dân đang tự xử lý thứ rác thải sinh hoạt này Nhiều hộ

có sáng kiến lấy vỏ chai làm hàng rào, đập thành mảnh sành cắm lên tường chốngtrộm Tuy nhiên, nhiều hộ lại tự ý đổ ra sông suối, lề đường Nếu chẳng may dẫm phảimảnh thì nguy cơ xảy ra thương tích rất cao Nguy hiểm hơn những chiếc vỏ chaitưởng như vô hại này đã trở thành đồ chơi của những đứa trẻ nông thôn, trong nhiềutrường hợp, các em làm vỡ chai gây xây xước, chảy máu Chưa có con số cụ thể vềnhững thương tích do mảnh chai gây ra song đây đó đã có nhiều trường hợp thươngtích đứt tay, chân, nhiễm trùng

Với một lượng lớn vỏ chai thủy tinh, nếu không có hướng xử lý sớm thì chỉ trongnay mai chúng sẽ gây ra nhiều hệ lụy và chính người dân phải chịu hậu quả Để giảiquyết tình trạng này nên chăng ta phải tìm biện pháp để xử lí nó Với những vấn đề đãđặt ra như vậy thì chỉ có một biện pháp có thể xử lí được chính là ‘ TÁI CHẾ THỦYTINH’ Vậy tái chế bằng cách nào, tái chế ra sao?

1.2 Mục tiêu đề tài.

Tìm hiểu về khái niệm, phân loại cũng như tính chất của thủy tinh, từ đó tìm racác quy trình công nghệ trong sản xuất thủy tinh cũng như trong công nghệ tái chế

Đồng thời, tìm đến các nghiên cứu và các ứng dụng thực tế trong lĩnh vực tai chế thủytinh.

1.3 Phương pháp thực hiện.

Để thực hiện được các mục tiêu trên, nhóm đã tham khảo các tài liệu, các giáotrình , các bài báo khoa học liên quan đến vấn đề tái chế thủy tinh, các quy trình côngnghệ tái chế thủy tinh trên các trang mạng đáng tin cậy

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Đối tượng nghiên cứu.

2.1.1 Giới thiệu về thủy tinh.

2.1.1.1 Định nghĩa.

Thủy tinh là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được phatrộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn

2.1.1.2 Tính chất hóa lý của thủy tinh.

 Có tính đẳng hướng, tức là tính chất của nó xét theo mọi hướng đều như nhau

 Có thể nóng chảy và đóng rắn thuận nghịch Nghĩa là có thể nấu chảy nhiều lầnsau đó làm lạnh theo cùng một chế độ lại thu được chất ban đầu ( nếu khôngxảy ra kết tinh )

 Vật thể ở trạng thái thủy tinh có năng lượng dữ trữ cao hơn trạng thái tinh thể Khi bị đốt nóng, nó không có điểm nóng chảy như vật thể kết tinh mà mềm dần,chuyển từ trạng thái giòn sang dẻo có độ nhớt cao và cuối cùng chuyển sang trạng tháilỏng giọt Sự biến thiên liên tục của độ nhớt có thể cho ta thấy quá trình đóng rắnkhông có sự tạo thành pha mới Ngoài độ nhớt ra còn nhiều tính chất khác cũng thayđổi liên tục như thế

Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy theo việc lựa chọn tạp chất và hàm lượngpha thêm khi nấu thủy tinh

 Truyền sáng: Ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, hồng ngoại và UV

 Nhiệt độ nóng chảy là một chất rắn vô định hình, thủy tinh không có điểm nóngchảy nhất định

 Độ dẫn nhiệt của thủy tinh 1,0 (w/m.k)

 Tính dẫn điện: Ở nhiệt độ thấp thủy tinh không dẫn điện và được sử dụng làmvật liệu cách điện Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mềm thủy tinh trở thành dẫnđiện Vì thế có thể nấu thủy tinh bằng dòng điện

2.1.2 Phân loại thủy tinh.

2.1.2.1 Phân loại theo mục đích sử dụng:

- Thủy tinh chịu nhiệt: là thủy tinh làm bằng nguyên liệu Borosilicate, tỉ lệ giản

nở nhiệt thấp, chịu được sốc nhiệt cao Thường được dùng làm các vật dụng nấunướng, bình sữa em bé, có khả năng chịu nhiệt cao (500oC), khả năng chịu sốc

>1200C, tỉ lệ dãn nở thấp, phí sản suất cao và giá thành thì đạt mức trung bình cao

- Thủy tinh cường lực: là thủy tinh thông thường được gia nhiệt đến 6500C, vànhanh chóng làm nguội khí lạnh Thành phần chủ yếu của loại thủy tinh này là sodalime, thường được sử dụng trong kinh xe hơi, kính phòng tắm, kính tòa nhà, khả năngchịu nhiệt là 2800C, khả năng chịu sốc 1200C Tỉ lệ giãn nở cao và nhanh, chi phí sảnxuất thấp và giá thành thấp- trung

- Thủy tinh thông thường: là thủy tinh dùng trong kỹ thuật, chai lọ thủy

tinh, thành phần chủ yếu là soda lime, được sử dụng trong kĩ thuật, gốm xứ, khảnăng chịu nhiệt thấp, khả năng chịu sốc nhiệt từ 500C đến 600C, tỉ lệ dãn nở cao vànhanh, chi ohis sản xuất và giá thành thấp

2.1.2.2 Phân loại theo thành phần hóa học.

Tuy nhiên theo thành phần hóa thủy tinh vô cơ có thể chia làm 5 loại: Thủy tinhđơn nguyên tử, thủy tinh ôxyt, thủy tinh halogen, thủy tinh khancon, thủy tinh hỗnhợp

Thủy tinh đơn nguyên tử

Đó là loại thủy tinh chứa có một loại nguyên tố hóa học.Đó là các nguyên tốthuộc nhóm 5,6 trong bảng hệ thống tuần hoàn như: S, Se, As và P Ngoài ra người tacòn cho rằng có thể chế tạo được cả thủy tinh từ telur và ôxy

Thủy tinh ôxyt

Đó là thủy tinh đi từ ôxyt hoặc các ôxyt Chúng được chia thành lớp Trongmỗi lớp lại gồm nhiều nhóm

Thủy tinh halogen

Hai halogen có khả năng tạo thủy tinh là BeF2 và ZnCl2 Trên cơ sở BeF2 tạođược nhiều loại thủy tinh Fluorit

Thủy tinh khancon

Đó là các loại thủy tinh đi từ các hợp chất của lưu huỳnh, selen và telur

Các sulfid có khả năng tạo thủy tinh là : GeS2, As2S3

Các selenid có khả năng tạo thủy tinh : As2Se3 , GeSe2 , P2Se3

Tất cả các thủy tinh khancon đều không trong suốt và nhanh chóng kết tinh, do

đó muốn đạt trạng thái thủy tinh phải làm lạnh thật nhanh, khoảng 2000C /giây vàchúng rất dễ nóng chảy

Thủy tinh hỗn hợp

Đi từ hỗn hợp các chất có khả năng tạo thủy tinh:

- Ôxyt – halogen : PbO- ZnF2 –TeO2 ; ZnCl2- TeO2

- Ôxyt – khancon : Sb2O3 – As2S3 ; As2S3 – As2O3 – MemOn ( MemOn : Sb2O3,PbO, CuO)

Halogen – Khancon:As – S –Cl; As – S – Br; As – S – I ; As – Te – I; As S

-Cl –Br –I

2.1.3 Mục đích của tái chế thủy tinh.

Khi vật dụng thủy tinh ngày càng trở nên phổ biến, thì việc tìm ra nguồn nguyênliệu sản xuất cũng cần phải được quan tâm nhiều hơn Vì vậy, tái chế thủy tinh là mộtphương pháp hữu hiệu vừa để giảm chi phí cho nguồn nguyên liệu sản xuất thủy tinhvừa giảm thiểu được lượng rác thải thủy tinh góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường

2.2 Sản xuất thủy tinh.

Ngày nay để sản xuất thủy tinh ta cần phải có một quy trình công nghệ với cácgiai đoạn chính là:

Nguyên liệu (cát, đá vôi,đôlômit, )

Gia công, phối liệu Nấu chảy(1000ºC)

Thủy tinh nhão

Làm nguội

Thủy tinh dẻo

Ép thổi, kéo ( kéo nổi, kéo ngang,…)

Các đồ vật

Hình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh.

Công đoạn đầu tiên trong qui trình sản xuất thủy tinh là chuẩn bị những nguyênvật liệu có chất lượng, đặc biệt là cát silicat vì chúng là nguyên liệu chính để sản xuấtthủy tinh

2.2.2 Nguyên liệu

2.2.2.1 Nhóm nguyên liệu chính

 Nguyên liệu cung cấp S :

Silicát là điôxít silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thànhphần hóa học của thạch anh Silicat có điểm nóng chảy khoảng 2000 °C (3632 °F), vìthế có hai hợp chất thông thường hay được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủytinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1000 °C Một trong số đó làsoda (Na2CO3), hay K2CO3 Tuy nhiên, soda làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước -

là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (CaO) là hợpchất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan

SiO2 cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bền hóa Thủy tinh công nghiệp

thông thường chứa từ 50-80% SiO2 Trong thiên nhiên thường gặp SiO2 dưới dạng tinh

thể như cát, thạch anh, quăczit , pha lê thiên nhiên; các dạng vô định hình như opan(SiO2.nH2O), điatomit Trong công nghiệp sản xuất kính từ thủy tinh người ta hay lấynguyên liệu cung cấp SiO2 chủ yếu là cát thạch anh (SiO2 chiếm tới 99%) Yêu cầu cơbản đối với thành phần hóa học của cát là hàm lượng SiO2 phải rất cao, lượng tạp chất,đặc biệt là sắt phải rất nhỏ.

Theo Beyersdorfer lượng oxit sắt cho phép trong cát như sau:

Bảng 2.1: Lượng oxit sắt cho phép trong cát

Thủy tinh quang học và loại cho tia cực tím

qua

0,01

Thủy tinh không màu (dày- mỏng) 0,3 – 0,5

Kích thước hạt cát và thành phần hạt có ảnh hưởng rất nhiều đến tốc độ nấu và sựhình thành khuyết tật của thủy tinh Cát thạch anh tự nhiên có kích thước hạt từ 0,1-2mm rất khó nấu hoặc nấu không hoàn toàn Hạt nhỏ dễ nấu và nhanh nhưng cỡ hạtphải đồng đều Cỡ hạt không đồng đều thì quá trình hòa tan cũng không đồng đều, dễgây bọt Cát quá nhỏ có nhược điểm dễ bay bụi và hay lẫn tạp chất sắt Cỡ hạt thíchhợp cho lò nồi là 0,1-0,3mm; cho lò bể là 0,1-0,5mm Ngoài ra hình dạng hạt cát cũngảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh Hạt tròn khó nấu hơn hạt sắc cạnh và khi dichuyển phối liệu dễ bị phân lớp

 Nguyên liệu cung cấp

B2O3 là oxit tạo thủy tinh, nó cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bềnhóa Ở nhiệt độ cao B2O3 làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt thuận lợi cho quátrình khử bọt B2O3 là chất tăng nhanh quá trình nấu

Thường dùng ~ 1% B2O3 được cung cấp từ nhiều nguyên liệu khác nhau :Từ axitboric H3BO3 ( 56,45% B2O3 và 43,55% H2O) H3BO3 dạng vảy hoặc dạng tinh thể békhông màu, dễ bay hơi và dễ tan trong nước, hơi độc Borax Na2B4O7.10H2O dễ tantrong nước, cung cấp cho thủy tinh đồng thời 2 oxit B2O3 và Na2O B2O3 bay hơi cùng

với hơi nước trong khí thải nên khi nấu phối liệu có chứa hợp chất của Bor phải tính

độ tổn thất Lượng B2O3 bay hơi sẽ ăn mòn vật liệu chịu lửa

 Nguyên liệu cung cấp

Al2O3 có ảnh hưởng nhất định đến nhiều tính chất của thủy tinh :

- Giảm vận tốc và khả năng kết tinh

- Có ảnh hưởng thuận lợi đến biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ

- Tăng độ bền cơ bền hóa

- Với một lượng nhỏ(≤5%) sẽ làm cho quá trình nấu thuận lợi

Nguyên liệu hay dùng là trường thạch Để sản xuất thủy tinh alumosilicat,alumoborosilicat và các sản phẩm thủy tinh khác có hàm lượng Al2O3 lớn hơn 5%người ta dùng oxit nhôm kỹ thuật ( >99% Al2O3) hoặc hydrat nhôm Al2O3.3H2O

 Nguyên liệu cung cấp NaO

Cùng với SiO2, Na2O là thành phần quan trọng nhất của thủy tinh công nghiệp.Đưa Na2O vào hầu hết các tính chất của thủy tinh như tính chất cơ học, hóa học … đềugiảm đi Tuy vậy tác dụng quan trọng của Na2O là ở chỗ nó giải quyết được nhiều khókhăn có tính chất công nghệ như hạ thấp nhiệt độ nấu, tăng tốc độ hòa tan các hạt cát,tăng tốc độ khử bọt do hạ thấp độ nhớt của thủy tinh Nguyên liệu chủ yếu cung cấpNa2O là sô đa ( ) và sulfat natri

 Nguyên liệu cung cấp

Tác dụng của K2O giống như Na2O nhưng tốt hơn K2O làm giảm khả năng kếttinh của thủy tinh , làm cho thủy tinh ánh hơn và sắc thái đẹp hơn K2O được dùng đểsản xuất các loại thủy tinh cao cấp như thủy tinh quang học, thủy tinh màu và pha lê.Nguyên liệu cung cấp K2O chủ yếu là pôtat khan K2CO3 chứa 68,2%K2O và31,8%CO2 Pôtat đắt gấp 3 lần sô đa và hút ẩm mạnh

 Nguyên liệu cung cấp CaO

CaO là một trong những thành phần cơ bản của thủy tinh Nó giúp cho quá trìnhnấu và khử bọt thêm dễ, làm cho thủy tinh chịu được tác dụng hóa học Nhưng lượngCaO nhiều làm cho thủy tinh dễ kết tinh, giòn, sản phẩm đòi hỏi nhiệt độ hấp ủ cao Ở

nhiệt độ thấp CaO làm giảm độ nhớt của thủy tinh còn ở nhiệt độ cao thì ảnh hưởngcủa nó rất phức tạp; khi lượng CaO đến 10% thì làm giảm độ nhớt nhưng nếu tăng tiếp

sẽ ngược lại Tăng hàm lượng CaO sẽ tăng độ bóng của thủy tinh

Hàm lượng CaO trong thủy tinh dao động trong khoảng xác định.Với thủy tinhnatricanxi thông thừơng không thấp hơn 6%;thủy tinh bao bì chai lọ chứa từ 7-10%;Kính cửa chứa 10-15%; kính làm gương chứa 12-16%

CaO đưa vào thủy tinh dưới dạng đá vôi hoặc đá phấn Theo qui định chung đávôi hoặc đá phấn dùng nấu thủy tinh phải có thành phần hóa cố định, lượng tạp chất tốithiểu, đặc biệt là oxit sắt Để nấu thủy tinh cao cấp cho phép chứa đến 0,03% Fe2O3còn với thủy tinh kỹ thuật, thủy tinh tấm là 0,2%

 Nguyên liệu cung cấp MgO

Để cung cấp MgO các nhà máy thủy tinh thường sử dụng đôlômit(CaCO3.MgCO3) Chất lượng đôlômit và khả năng sử dụng nó để nấu thủy tinh dohàm lượng MgO quyết định Theo điều kiện kỹ thuật đôlômit dùng nấu thủy tinh phải

có hàm lượng MgO > 19% ; CaO > 30% ; FeO+Fe2O3 <0,15%; lượng cặn không tan <2%

Lượng MgO đưa vào đến 5% sẽ giúp phối liệu nóng chảy dễ hơn, giảm khả năngkết tinh của thủy tinh , làm thủy tinh “dài” hơn, hấp ủ dễ hơn và ở nhiệt độ thấp hơn sovới thủy tinh chỉ chứa CaO

 Nguyên liệu cung cấp BaO

BaO làm thủy tinh ánh đẹp, tăng trọng lượng riêng, tăng chiết suất Với hàmlượng nhỏ (0,2-0,5%) nó là chất rút ngắn quá trình nấu

Nguyên liệu cung cấp BaO chủ yếu là BaCO3 Cacbonat bari cung cấp cho thủytinh 77,7% BaO và 22,3% CO2 Trong thiên nhiên BaCO3 tồn tại dưới dạng khoángViterit Khoáng này phân hủy ở nhiệt độ cao hơn (13500C) các cacbonat kiềm thổkhác

 Nguyên liệu cung cấp ZnO

Oxit kẽm ZnO được sử dụng trước tiên cho thủy tinh kỹ thuật và thủy tinh đặcbiệt

ZnO làm giảm hệ số giãn nở nhiệt, tăng độ bền hoá, bền nhiệt của thủy tinh.Khinấu thủy tinh màu đỏ dùng chất nhuộm màu là selen và CdS thì phải cần đến ZnO vìthiếu ZnO sẽ không đạt màu.Trong sản xuất thủy tinh đục thì ZnO cũng làm tăng độtrắng, tăng độ thấu quang hơn khi chỉ dùng CaO

2.2.3 Nhóm nguyên liệu phụ.

- Chất nhuộm màu: Thủy tinh màu được biết đến từ lâu đời.Để nhuộm màu thủytinh người ta sử dụng các loại chất nhuộm màu khác nhau: Các oxit và muối kim loại,hợp chất của lưu huỳnh và cả các nguyên tố hiếm

- Chất khử màu: Thủy tinh có màu xấu khi không dùng chất nhuộm màu và màu

ấy thường được gây ra bởi các tạp chất, đặc biệt là sắt lẫn vào trong nguyên liệu, trongquá trình gia công chuẩn bị và vận chuyển phối liệu Để có thủy tinh trong suốt khôngmàu ta phải hạn chế đến mức tối thiểu lượng hợp chất sắt hoặc phải khử màu

Có 2 phương pháp khử màu: Khử màu hóa học và khử màu vật lí

- Chất khử bọt: Chất khử bọt không phải là nguyên liệu chính vì được sử dụngvới hàm lượng rất nhỏ nhưng tác dụng của nó trong quá trình nấu thủy tinh là rất lớn

Đó là các nguyên liệu không chỉ tác dụng khử bọt, đồng nhất thủy tinh mà còn tăngnhanh quá trình nấu; đôi khi còn tác dụng khử màu Đó là những chất có khả năng giảiphóng những bọt khí Các chất khử bọt thường dùng là: Nitrat kết hợp vớiAs2O3(Sb2O3), CeO2, Na2SO4, các hợp chất fluor, hợp chất amôni Na2SO4 hay đượcdùng nhất để khử bọt thủy tinh vì khả năng khử bọt tốt lại giá rẻ

- Chất oxy hóa và chất khử: Đa số thủy tinh màu đòi hỏi nấu trong điều kiện ôxyhóa để ngăn cản việc chuyển hóa các oxit nhuộm màu về dạng hóa trị thấp

- Chất tăng nhanh quá trình nấu: Là những chất có khả năng giảm nhiệt độ tạopha lỏng đầu tiên; giảm độ nhớt, giảm sức căng bề mặt làm thủy tinh chóng đồng nhất

và bọt khí thoát ra dễ dàng Đáng kể nhất là Na2SO4 rồi đến CaF2, Na2SiF6 Có thểdùng kết hợp Sulfat với Fluor hoặc clorua natri Ở thủy tinh tấm hay dùng kết hợp:CaF2 + NaCl + Na2SO4 theo tỉ lệ 1,1% mol F- + 0,31% mol SO42- + 0,5% mol Cl- hay0,5%Na2O ( từ Na2SO4) + 0,7-0,8% CaF2 + 0.3-0,5% NaCl theo phối liệu Ở Mỹ có

mỏ bor nên họ dùng ~ 1% làm chất tăng nhanh quá trình nấu rất tốt

- Chất gây đục: Khi thủy tinh chứa chất gây đục, các hạt gây đục sẽ phân bố đềutrong thủy tinh với chiết suất khác chiết suất của thủy tinh làm cho ánh sáng vào bị tán

xạ và thủy tinh có màu đục sữa

2.2.4 Gia công.

Trong các nguyên liệu dùng để nấu thủy tinh trừ một số hóa chất đã đảm bảo yêucầu công nghệ còn hầu hết các nguyên liệu đều phải qua gia công sơ bộ Phân xưởnggia công nguyên liệu của nhà máy thủy tinh có nhiệm vụ gia công chế biến nguyên vậtliệu, phối hợp các nguyên liệu đã gia công theo tỉ lệ nhất định, trộn đều và đưa vào kétchứa của lò nấu Dây chuyền gia công nguyên liệu dùng cho các loại nguyên liệu khácnhau cũng khác nhau Điều đó tùy thuộc vào đặc tính của nguyên liệu ban đầu và yêucầu của nguyên liệu sau gia công

- Phương pháp rửa

- Phương pháp xát

- Phương pháp tuyển nổi

- Phương pháp tuyển nổi và xát liên hợp

- Phương pháp phân ly điện từ

Sàng cát

Sau khi sấy, cát được phân loại bằng sàng để loại bỏ các hạt quá lớn Các loạisàng thường dùng là sàng rung, sàng thùng quay cỡ 81 lỗ / cm2 Thường khi làm giàucát người ta đã thực hiện loại bỏ cỡ hạt không đạt yêu cầu nên việc sàng cát này ứngdụng cho cát không phải làm giàu

2.2.4.2 Gia công nguyên liệu dạng cục (đá vôi, đôlômit).

Nguyên liệu dạng cục thường được gia công theo sơ đồ sau: Đập – sấy – nghiềnmịn – phân li – khử từ Máy đập thường dùng nhất là máy đập hàm, có thể dùng máyđập búa,đập nón Sau khi đập sản phẩm được đưa vào máy sấy thùng quay và sau đóvào máy nghiền mịn Các máy nghiền hay dùng là máy nghiền bi, máy nghiền rôlic.Tốt nhất là dùng máy sấy nghiền liên hợp Thiết bị phân li hay dùng là sàng, phân likhông khí, phân li li tâm

Cỡ hạt yêu cầu: Đối với đá vôi, đôlômit là qua sàng 64lỗ/cm2, với đá phấn quasàng 49 lỗ/cm2 , với trường thạch qua sàng 100 lỗ/cm2 Sau khi phân li bột nguyên liệuđược đưa qua thiết bị khử từ để khử sắt rồi đưa vào két chứa

2.2.4.3 Gia công soda.

Sô đa khan thực chất là Na2CO3, dạng bột tinh thể nhỏ mịn màu trắng, rất dễ tantrong nước

Có thể tổng hợp theo Solway: NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3

NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O

Khối lượng đổ đầy của sô đa dao động rộng, từ 0,5 đến 1,5 kg/dm3 Sô đa tinhkhiết chứa 97- 99% Na2CO3 Người ta quan tâm đến sô đa khi nấu thủy tinh không chỉ

ở thành phần hóa mà còn độ ẩm , thành phần và độ cứng của các hạt Cỡ hạt sô đakhan không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ nấu thủy tinh mà còn đến vấn đề bay bụi Cỡ hạt

sô đa thích hợp nhất là nhỏ hơn cỡ hạt trung bình của cát và đá vôi Sô đa hút ẩmmạnh, nếu bị vón cục phải qua máy nghiền lô xô để đập tơi ra Sô da thường đượcnhập khẩu dạng bao 50 kg hay 100kg

2.2.4.4 Gia công sulfat natri.

Sulfat natri trên thị trường có 2 dạng : Từ mỏ khoáng thiên nhiên hoặc tổng hợpnhân tạo Một số yêu cầu kỹ thuật về sulfat natri khan dùng nấu thủy tinh có thể thamkhảo như sau:

Bảng 2.2: M t s thành ph n hóa h c ột số thành phần hóa học ố thành phần hóa học ần hóa học ọc.

2.2.5 Phối liệu.

Phối liệu là hỗn hợp đồng nhất của các nguyên liệu đã chuẩn bị và được cânchính xác theo đơn đã cho Phối liệu đưa vào lò yêu cầu phải đồng nhất Chỉ có thể tạo

ra thủy tinh có chất lượng tốt khi phối liệu thật đồng nhất

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ đồng nhất của phối liệu như: Thànhphần hạt của nguyên liệu, độ ẩm, độ chính xác khi cân, chất lượng và thời gian trộn,phương pháp vận chuyển và bảo quản phối liệu

Thành phần hạt của mỗi nguyên liệu cần phải tương đối ổn định, kích thước hạtcủa mỗi nguyên liệu phải đồng đều Những hạt cát thường có kích thước và thườngđược bao phủ bằng lớp màng sô đa Nhờ thế khả năng hòa tan của các hạt cát đượctăng lên khá nhiều Khi được nghiền mịn độ đồng nhất của phối liệu được đảm bảo

hơn Nguyên liệu càng mịn càng khó phân lớp Tuy nhiên nghiền quá mịn dễ bay bụi

và tốn năng lượng nghiền

Độ ẩm của nguyên liệu ảnh hưởng đến độ đồng nhất của phối liệu Nguyên liệukhô rất khó trộn đều và dễ bị phân lớp khi vận chuyển Phối liệu quá ẩm dễ bị vón cục

và tiêu tốn năng lượng bay hơi ẩm Muốn làm ẩm phối liệu, người ta làm ẩm cát trướcrồi mới trộn các cấu tử khô khác vào Khi đó các hạt cát được bao bọc bởi các cấu tửkhác và độ hoạt tính của cát tăng lên Lượng nước dùng làm ẩm cát phụ thuộc vào độ

ẩm ban đầu của nguyên liệu Độ ẩm của phối liệu sô đa khoảng 4-5%, còn phối liệusulfat từ 4 - 7%

Chất lượng và thời gian trộn được xác định bởi cấu trúc của máy trộn, cụ thể làchiều dài đường đi, đặc tính chuyển động của các hạt cát trong máy trộn Các hạtchuyển động càng phức tạp, phối liệu được trộn càng nhanh và đều hơn Loại máy trộnthường dùng là máy trộn đĩa tốc độ cao làm việc gián đoạn Thời gian trộn từ 2 đến 5phút Để đảm bảo thành phần phối liệu, các cấu tử nguyên liệu phải được cân chínhxác với sai số cho phép 0,3% và được kiểm tra thường xuyên

Phương pháp vận chuyển ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng phối liệu Ngay cảnhững mẻ phối liệu đã trộn đồng nhất nhưng do vận chuyển không cẩn thận vẫn bịphân lớp vì trong thành phần phối liệu các cấu tử khác nhau có trọng lượng riêng và cỡhạt khác nhau Để tránh phân lớp cần rút ngắn quãng đường vận chuyển, giảm các chỗ

rẽ ngoặc, tránh các va chạm và giảm việc đổ phối liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác.Trong quá trình sản xuất phải thường xuyên kiểm tra phối liệu để kịp thời pháthiện các trường hợp cân sai, cân không đúng đơn, phối liệu trộn không tốt, phối liệu bịphân lớp… Những hiện tượng này luôn ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩmthủy tinh

2.2.6 Nấu nguyên liệu.

Cát silicat và các nguyên liệu khác sẽ được trộn bằng máy trộn theo những tỉ lệtùy theo mục đích và sau đó được đun nóng ở nhiệt độ trên nhiệt độ nóng chảy củasilicat là 1600oC Qui trình nóng chảy diễn ra rất chậm từ 12 – 15 tiếng Sau khi đunnóng, chúng ta sẽ có thủy tinh nóng chảy.Làm nguội thủy tinh đến dẻo rồi tạo hìnhthành các đồ vật

Phương trình hóa học.

CaO + SiO2 CaSiO3

Na2CO3 + SiO2 NaSiO3 + CO2

2.3 Công nghệ tái chế thủy tinh.

2.3.1 Chu trình của thủy tinh.

Hình 2.2 : Chu trình của thủy tinh.

Thuyết minh quy trình:

Sản phẩm bằng thủy tinh nói chung, chai thủy tinh nói riêng được sản xuất tạinhà máy sản xuất thủy tinh Tại nhà máy, thủy tinh được định hình thành sản phẩm cụthề và phân phối tới các cơ sở hay nơi tiêu thụ

Sản phẩm bẳng thủy tinh thông dụng gồm có :

+ Thủy tinh vàng (chai bia, nước giải khác, hộp thuốc…)

+ Thủy tinh xanh (chai bia, chai rượu vang…)

+ Thủy tinh khó tái chế (Bóng đèn, màn hình CRT màn hình máy tính, tấmkính xe hơi, cửa sổ…)

Con người mua những sản phẩm như nước uống được đóng gói bẳng thủy tinhhay những sản phẩm khác, sau khi qua sử dụng sẽ thải bỏ ra ngoài Ở Việt Nam, thôngthường được thu mua lại thông qua các đại lí ve chai Còn ở nước ngoài, rác thủy tinh

sẽ được người dân phân loại thông qua những thùng rác có sẵn ngăn phân loại theomàu sắc

A

to